ĐỀ CƯƠNG PHÂN TÍCH HỆ THỐNG NGUỒN NƯỚC CHƯƠNG I: 1.Các khó khăn, yêu cầu về việc sử dụng phân tích hệ thống. Thiếu kiên thức, số liệu: Số liệu liên quan đến vấn đề cần giải quyết có rất ít hoặc các số liệu thu thập được có cấp độ chính xác thấp. Tính đa ngành của vấn đề: Phần lớn các vấn đề hệ thống yêu cầu kiến thức từ rất nhiều ngành khác nhau nên cần phải có 1 nhóm chuyên gia thuộc các lĩnh vực khác nhau để giải quyết chúng. Không có phương pháp tiếp cận phù hợp: Trong 1 ngành, lĩnh vực mới không có phương pháp áp dụng luôn mà phải mượn phương pháp từ các ngành khác nhau. Mục đích không rõ ràng và mục tiêu có thể thay đổi: Mặc dù các nhà hoạch định thường có sẵn các ý tưởng trong đầu nhưng thường rất mập mờ và họ có thể thay đổi mục tiêu trong quá trình PTHT nhờ các nhà PTHT. Chịu trách nhiệm của nhiều thành phần: Tong 1 bài toán PTHT, nhiều người, nhiều cơ quan có trách nhiệm và quyền lực liên quan đến vấn đề cần được giải quyết; bởi vì chỉ có các vấn đề phức tạp mới cần đến PTHT. Sức cản lại sự thay đổi trong hệ thống xã hội: Truyền thống là 1 yếu tố quan trọng và khó thay đổi trong khi các nhà PTHT lại khuyến khích thay đổi nhằm giải quyết vấn đề đặt ra. Tính phức tạp: 1 vấn đề phức tạp đòi hỏi phải áp dụng PTHT để giải quyết vấn đề đó. 2.Đặc trưng của PTHT. Bối cảnh (context): một phạm vi các yếu tố xã hội, kinh tê, môi trường, thể chế và công nghệ có ảnh hưởng dến việc giới hạn đặc trưng hóa vấn đề. Phương pháp (method): một tổ hợp của các hiểu biết, sáng kiến, phân tích, thiết kế, trực giác (intuition), phán quyết (judgment), và một phương pháp tiếp cận khoa học. Mục đích (aim): để hỗ trợ trong công việc tìm kiếm các phản ứng tốt hơn của hệ thống với vấn đề cần giải quyết. Nó được thực hiện thông qua việc thiết kế và dánh giá các chương trình, các quyết định và các hành động. Khách hàng (clients): những nguời có trách nhiệm hoặc quan tâm đến các phản ứng tích cực hơn của hệ thống. Quan hệ (relation): một sự tương tác liên tục giữa nhóm phân tích và các khách hàng trong suốt quá trình làm việc. 3.Các bước PTHT (9 bước) Phân tích hệ thống hoàn chỉnh thuờng bao gồm 9 buớc chính. Các bước này có ranh giới không rõ ràng nên đôi khi chúng có thể tiến hành song song, hoặc không theo trình tự sau đây, và vài buớc có thể được lập lại trong quá trình. 1. Sắp xếp, tổ chức các chứng cứ, các kinh nghiệm cũng như kiến thức khoa học liên quan đến vấn đề cần giải quyết (khi mà nhà phân tích thu thập thêm các chứng cứ mới và phát triển kiến thức mới).
1 ĐỀ CƯƠNG PHÂN TÍCH HỆ THỐNG NGUỒN NƯỚC CHƯƠNG I: 1.Các khó khăn, yêu cầu việc sử dụng phân tích hệ thống - Thiếu kiên thức, số liệu: Số liệu liên quan đến vấn đề cần giải có số liệu thu thập có cấp độ xác thấp - Tính đa ngành vấn đề: Phần lớn vấn đề hệ thống yêu cầu kiến thức từ nhiều ngành khác nên cần phải có nhóm chuyên gia thuộc lĩnh vực khác để giải chúng - Không có phương pháp tiếp cận phù hợp: Trong ngành, lĩnh vực phương pháp áp dụng mà phải mượn phương pháp từ ngành khác - Mục đích không rõ ràng mục tiêu thay đổi: Mặc dù nhà hoạch định thường có sẵn ý tưởng đầu thường mập mờ họ thay đổi mục tiêu trình PTHT nhờ nhà PTHT - Chịu trách nhiệm nhiều thành phần: Tong toán PTHT, nhiều người, nhiều quan có trách nhiệm quyền lực liên quan đến vấn đề cần giải quyết; có vấn đề phức tạp cần đến PTHT - Sức cản lại thay đổi hệ thống xã hội: Truyền thống yếu tố quan trọng khó thay đổi nhà PTHT lại khuyến khích thay đổi nhằm giải vấn đề đặt - Tính phức tạp: vấn đề phức tạp đòi hỏi phải áp dụng PTHT để giải vấn đề 2.Đặc trưng PTHT - Bối cảnh (context): phạm vi yếu tố xã hội, kinh tê, môi trường, thể chế công nghệ có ảnh hưởng dến việc giới hạn đặc trưng hóa vấn đề 1 2 - Phương pháp (method): tổ hợp hiểu biết, sáng kiến, phân tích, thiết kế, trực giác (intuition), phán (judgment), phương pháp tiếp cận khoa học - Mục đích (aim): để hỗ trợ công việc tìm kiếm phản ứng tốt hệ thống với vấn đề cần giải Nó thực thông qua việc thiết kế dánh giá chương trình, định hành động - Khách hàng (clients): nguời có trách nhiệm quan tâm đến phản ứng tích cực hệ thống - Quan hệ (relation): tương tác liên tục nhóm phân tích khách hàng suốt trình làm việc 3.Các bước PTHT (9 bước) Phân tích hệ thống hoàn chỉnh thuờng bao gồm buớc Các bước có ranh giới không rõ ràng nên chúng tiến hành song song, không theo trình tự sau đây, vài buớc lập lại trình Sắp xếp, tổ chức chứng cứ, kinh nghiệm kiến thức khoa học liên quan đến vấn đề cần giải (khi mà nhà phân tích thu thập thêm chứng phát triển kiến thức mới) 2 3 Xem xét mục đích xã hội liên quan đến vấn đề trợ giúp cá nhân, tổ chức nhìn nhận lại mục đích Tìm kiếm phương án để đạt mục tiêu, thông thuờng bao gồm thiết kế sáng tạo cách Nhìn nhận lại vấn đề - trình bày lại - dựa kiến thức tích luỹ trình phân tích Uớc lượng tác động nhiều tổ hợp hành động (phương án hành động), có cân nhắc đến tương lai bất định (uncrtainty future) cấu trúc tổ chức bất định.Những bất định gắn liền với tootr hợp hành động có tương lai So sánh phương án lựa chọn (alternatives) cách áp dụng nhiều tiêu chí khác việc đánh giá kết Trình bày kết nghiên cứu theo khung phù hợp cho việc lựa chọn phương án Trợ giúp buớc hành động lựa chọn Ðánh giá, kiểm định (evaluate) kết việc triển khai (implementing) tổ hợp hành động CHƯƠNG II: 1.Khái niệm PTHT 3 4 - Hệ thống thủy văn cấu trúc hay thể tích khoảng thời gian bao quanh biên hệ thống, nhận nước biến vào khác, tự vận hành chúng tạo nước biến đầu Hệ thống thủy văn chia làm hệ thống con: + Hệ thống nước khí quyển, bao gồm: giáng thủy, bốc hơi, tích đọng lá, trình thoát qua + Hệ thống nước mặt, bao gồm: chảy tràn suờn dốc, chảy mặt, dòng sát mặt dòng chảy ngầm chảy sông suối đại dương + Hệ thống nuớc sát mặt, bao gồm trình thấm, hồi quy nuớc ngầm, dòng chảy sát mặt, dòng ngầm - Hệ thống nguồn nước hệ thống tích hợp bao gồm hệ thống tài nguyên nước, hệ thống khai thác quản lý, hệ thống sử dụng nước mối quan hệ tưong tác hệ thống hệ thống với + Hệ thống tài nguyên nước: bao gồm dạng tồn nước có khí quyển, thủy sinh quyển, đặc trưng trữ lượng, chất lượng phân bổ theo không gian thời gian + Hệ thống khai thác quản lý: bao gồm hệ thống công trình khai thác, vận hành bảo tồn luật, nghị định, sách,quy định, quy trình vận hành liên quan đến tài nguyên nước + Hệ thống sử dụng nước: bao gồm nhu cầu hộ sử dụng nước, phong tục, tập quán dùng nước, v - Định nghĩa PTHT nguồn nước nghệ thuật sáng tạo - thiết kế (hay kỹ thuật) việc ứng dụng kiến thức phương pháp khoa học để giải vấn đề phức tạp liên quan đến tài 4 5 nguyên nước phát sinh từ tổchức tư nhân hay nhà nuớc, có liên quan đến xã hội môi truờng xung quanh Tính bất ổn định thiết kế PTHT nguồn nước - Sự bất định định nghĩa cách đơn giản xảy kiện nằm kiểm soát Tính bất định hệ thống nguồn nước đặc tính không tất định nằm kiểm soát - Các bất định dự án kỹ thuật tài nguyên nước chia làm số nhóm sau: thủy văn, thủy lực, công trình kinh tế * Bất định thủy văn phân làm ba loại: bất định sinh, thông số mô hình + Sự xảy nhiều biến cố thủy văn dòng chảy, mưa nhìn chung xem trình ngẫu nhiên tính ngẫu nhiên sinh hay tự nhiên quan sát + Các loại bất định gọi bất định thông số bất định mô hình thiếu thông tin thủy văn hoàn hảo trình hay biến cố * Bất định thủy lực dùng để tính bất định có thiết kế công trình thủy lực phân tích hoạt động công trình Loại bất định chủ yếu hình thành từ ba loại bản: mô hình, việc xây dựng nguyên liệu, điều kiện dòng chảy vận hành Bất định công trình cố từ yếu công trình Các cố (hư hỏng) vật lý công trình thủy lực hệ thống nguồn nước nhiều vấn đề bão hòa nước mật độ ổn định đất, xói mòn hư hỏng kết cấu thủy lực đất, hoạt động sông, tải thủy lực, sập đổ công trình, nhiều thứ khác * Bất định kinh tế phát sinh từ loại bất định giá thành xây dựng, giá trị thiệt hại, lãi ròng dự kiến, chi phí cho vận hành bảo quản công trình, trượt giá, tuổi thọ công trình loại chi phí lợi nhuận vô hình khác 5 6 Vấn đề xu lạm phát tạo loại bất định nên xét tới đánh giá lợi ích kinh tế dự án nguồn nuớc; có nhiều loại bất định kinh tế xã hội có liên quan đến chi phí phi thuận lợi CHƯƠNG 3: Bài toán tối ưu tổng quát a Các định nghĩa Mỗi toán tối ưu bao gồm hai phần chính: hàm mục tiêu tập hợp ràng buộc - Hàm mục tiêu mô tả tiêu đánh giá hoạt động hệ thống - Các ràng buộc mô tả hệ thống hay trình thiết kế phân tích - Một nghiệm khả thi toán tối ưu hóa tập hợp giá trị biến định thỏa mãn đồng thời tất điều kiện ràng buộc Miền nghiệm miền chứa nghiệm khả thi định nghĩa ràng buộc - Một nghiệm tối ưu tập hợp giá trị biến định thỏa mãn ràng buộc cho giá trị tối ưu hàm mục tiêu b Phân loại - Quy hoạch tuyến tính phi tuyến tính + Bài toán quy hoạch tuyến tính toán có hàm mục tiêu tất ràng buộc tuyến tính + Bài toán quy hoạch phi tuyến có nghĩa phần tất ràng buộc hàm mục tiêu phi tuyến tính - Tất định bất định + Bài toán tất định bao gồm hệ số thông số giá trị không đổi +Bài toán bất định chứa thông số tất định xem biến ngẫu nhiên 6 7 - Tĩnh động: Các toán tĩnh không xem xét cách tường minh mặt thời gian thay đổi toán động có xem xét đến đến mặt - Liên tục rời rạc : Các toán liên tục có biến liên tục toán rời rạc có biến rời rạc - Tập trung phân bố: Một toán tập trung nhìn nhận thông số biến đồng hệ thống toán phân bố phải xem xét biến đổi chi tiết trình trạng thái c Các bước giải Phân tích trình để định nghĩa biến đặc trưng cụ thể trình mà ta quan tâm, có nghĩa liêt tất biến Xác định tiêu đánh giá cho tối ưu hóa thiết lập hàm mục tiêu dựa theo biến với hệ số Bước cung cấp cho mô hình hoạt động (đôi gọi mô hình kinh tế phù hợp) Thông qua diễn giải toán học, phát triển trình hay mô hình công cụ chuẩn xác liên hệ biến vào-ra trình hệ số liên quan Đưa vào sư dụng ràng buộc dạng phương trình bất phương trình Xác định biến độc lập biến phụ thuộc để có số mức độ tư Nếu việc thiết lập vấn đề có phạm vi rộng: a Chia nhỏ thành phần nhỏ giải quyết, hoặc: b Đơn giản hóa hàm mục tiêu mô hình Áp dụng kỹ thuật giải tối ưu phù hợp phát biểu toán học toán Kiểm tra kết quả, xác định độ nhạy kết thay đổi giá trị hệ số giả thiết 7 8 d Tối ưu đơn mục tiêu đa mục tiêu Một nghiệm khả thi toán quy hoạch đa mục tiêu không giảm không tồn nghiệm khả thi khác mà cải thiện mục tiêu mà không tạo suy giảm mục tiêu khác Tối ưu hóa f(x) = {f1(x), f2(x)…fk(x)} e Ứng dụng tối ưu hóa vào hệ thống nguồn nước Thiết lập sách vận hành hồ chứa Thiết kế dung tích hồ chứa địa điểm xây dựng Vận hành nhà máy thủy điện Vận hành hệ thống tưới Vận hành tầng ngậm nước vùng để xác định lưu lượng bơm hồi quy Thiết kế hệ thống chuyển nước (dewatering) tầng ngậm nước Thiết kế hệ thống cải tạo tầng ngậm nước Xá định thông số cho tầng ngậm nước Thiết kế vận hành hệ thống phân phối nước với chi phí nhỏ 10 Thay phục hồi thàng phần hệ thống phân phối nước 11 Xác định tuyến đường ống dẫn nước 12 Thiết kế hệ thống tiêu thoát nước bão với giá thàng nhỏ 13 Thiết kế lưu vực chậm lũ 14 Xác định dòng nước chảy vào vịnh vùng cửa sông 15 Xác định lượng sản lượng công ty Xây dựng mô hình tối ưu Việc xây dựng mô hình tối ưu chia làm giai đoạn sau Thu thập số liệu mô tả hệ thống Định nghĩa thiết lập toán 8 9 Xây dựng mô hình Kiểm định đánh giá chất lượng mô hình Áp dụng mô hình diễn giải kết * Các giả thiết mô hình QHTT Giả thiết tính tỷ lệ: Giả thiết có nghĩa đóng góp biến định thứ vào giá trị hiệu quả, cjxj, việc sử dụng tài nguyên khác nhau, ajxj, tỷ lệ trực tiếp biến định tương ứng Giả thiết tính cộng hợp: Giả thiết có nghĩa là, cấp độ hoạt động cho trước (x1, x2,…,xn), tổng lượng sử dụng tài nguyên đón góp vào giá trị hiệu tổng hợp tổng giá trị tương ứng tạo hoạt động tiến hành riêng biệt Giả thiết tính khả chia: Các đơn vị hoạt động chia nhiều cấp độ phân chia, giá trị không nguyên biến chấp nhận Giả thiết tính tất định: tất thông số mô hình giả thiết không đổi tính bất định Ảnh hưởng tính bất định thông số tới kết điều tra việc tiến hành phân tích độ nhậy *** MÔ PHỎNG Các bước xây dựng mô hình mô tóm tắt sau : Thiết lập định nghĩa đề: định nghĩa rõ rang mục tiêu nghiên cứu để từ xác định mục đích cụ thể, có nghĩa hải nghiên cứu hi vọng tìm gì? Bước thu nhậ số liệu dung để định nghĩa vấn đề cần thực bước Định nghĩa hệ thống: xác định biên ràng buộc hệ thống điều tra hệ thống làm việc Thiết lập mô hình nhận thức : xậy dựng mô hình sơ hình vẽ ( sơ đồ khối,v.v), định thành phần, biến 9 10 10 mô tả, tương tác( logic) hệ thống Kết bước mô hình nhận thức Thiết lập mô hình toán: từ mô hình nhận thức ta lựa chọn phương trình toán học, logic để mô tả thành phần quan hệ tương tác chúng Xây dựng mô hình số: từ mô hình toán ta thiết lậ mô hình số phương há trung bình, xấp sỉ V.v Kiểm tra lỗi cú pháp lỗi lập trình khác Xác định cá thông số mô hình Kiểm định chất lượng mô hình dung phân tích độ nhạy phân tích bất định phương pháp đánh giá chất lượng kiểm định mô hình Thiết kế tiến hành thí nghiệm số 10 Phân tích, diễn giải kết biên tập báo cáo 10 10